فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

کریستال کوارتز مادهای پیزوالکتریک است و با اعمال ولتاژ متناوب، می‌توان در آن ارتعاش مکانیکی ایجاد کرد. فرکانس طبیعی این ارتعاش با اعمال تنش و تغییر دمای کریستال تغییر می‌کند. به همین علت از این کریستال در ساخت انواع نیروسنج‌ها و حسگرهای دمایی استفاده می‌شود. در این مقاله یک حسگر نیروی دیجیتال بر اساس اثر نیرو-فرکانس در کریستال کوارتز با برش آ.تی طراحی و شبیه‌سازی شده است. این حسگر در دو مود کاری قابل فعال‌سازی است. در مود اول، حساسیت حسگر نسبت به نیرو بیشینه است. در مود دوم خطای دمایی حسگر کاهش می‌یابد. خروجی حسگر با ترکیب روش المان محدود و مدل‌سازی ریاضی بدست آمده است. جهت ارزیابی مدل از مطالعات تجربی پیشین درباره ضریب نیرو فرکانس استفاده شده است. همچنین اثر زوایا و طول لبه تکیه‌گاه‌های اعمال نیرو بر خطای دمایی حسگر و حساسیت آن در مودهای کاری بررسی شده است. خروجی حسگر در بازه دمایی صفر الی صد درجه سانتیگراد بدست آمده است. حسگر دو حالته طراحی شده، امکان افزایش تفکیک پذیری و دقت اندازه‌گیری را در دمای اتاق و کاهش خطای اندازه‌گیری در دماهای غیر دمای اتاق را می‌دهد.